Lehrmodelle

Im Bildungswesen gilt seit Jahrhunderten das Prinzip: 'Ich höre und ich vergesse, ich sehe und ich behalte, ich tue und ich verstehe'. 3D-Druck (Additive Manufacturing) spielt bei diesem dritten Schritt eine entscheidende Rolle. Er ermöglicht es Lehrkräften und Studierenden, komplexe, abstrakte Theorien in physische Objekte umzusetzen. Von kleinsten Molekülstrukturen bis hin zu kompletten Landschaften: Lehrmodelle machen den Lernstoff im wahrsten Sinne des Wortes greifbar.

Medizinische und anatomische Modelle

Eine der wertvollsten Anwendungen findet sich in der Medizin und im Biologieunterricht. Traditionelle anatomische Modelle sind oft extrem teuer und zerbrechlich. Mit 3D-Druck können CT- oder MRT-Scans in exakte Repliken von Knochen, Organen oder Gewebe umgewandelt werden.

• Chirurgische Planung: Chirurginnen und Chirurgen können eine komplexe Operation an einem patientenspezifischen Modell vorbereiten. Das verkürzt die Operationszeit und verringert das Risiko von Komplikationen.
• Biologie im Unterricht: Studierende können ein Modell eines menschlichen Herzens, eines DNA-Strangs oder einer Virusstruktur in die Hände nehmen und auseinanderbauen, um die innere Funktionsweise zu untersuchen.

Exakte Wissenschaften und Technik (MINT)

In den exakten Fächern (Science, Technology, Engineering, Mathematics) bietet 3D-Druck die Möglichkeit, mathematische Formeln und physikalische Prinzipien zu visualisieren.

• Chemie: Komplexe Kristallgitter und Molekülverbindungen werden in 3D gedruckt, um ein räumliches Verständnis dafür zu vermitteln, wie Atome Bindungen eingehen.
• Maschinenbau: Studierende können Zahnradsysteme, Getriebe und Motoren entwerfen und drucken. Da sie den Mechanismus in Funktion sehen, verstehen sie direkt den Einfluss von Toleranzen und Reibung.
• Topografie und Geografie: Höhenkarten und Landschaften können auf Basis von Satellitendaten als Relief gedruckt werden. Das vermittelt ein deutlich besseres Verständnis von Einzugsgebieten und Gebirgsformationen als eine flache Karte.

Zugänglichkeit und Kosten

Der große Vorteil von 3D-gedruckten Lehrmodellen ist die Kosteneffizienz. Während ein professionelles anatomisches Skelett Tausende Euro kosten kann, lässt sich eine gedruckte Version für einen Bruchteil des Preises herstellen. Außerdem sind die Modelle ersetzbar. Wenn im Unterricht ein Teil kaputtgeht, wird es einfach erneut gedruckt.

Materialeinsatz: Sicher und nachhaltig

Für den Einsatz in Schulen und Universitäten ist PLA (Polymilchsäure) das ideale Material. Es ist ein Biokunststoff aus pflanzlichen Rohstoffen, wodurch es ungiftig ist und bei der Produktion keine schädlichen Dämpfe freisetzt. Außerdem ist es in vielen leuchtenden Farben erhältlich, was dabei hilft, verschiedene Teile in einem komplexen Modell zu unterscheiden (zum Beispiel: Arterien rot, Venen blau).